Download miễn phí Tìm hiểu chuẩn WSNs và chuẩn Zigbee
Lời nói đầu
Mở đầu
Chương 1: Mạng cảm biến không dây (Wireless Sensor Networks)
1 - Đặt vấn đề
2- Tổng quan về mạng cảm biến không dây
2.1. Khái niệm
2.2. Cấu tạo của một nút cảm biến
2.3. Đặc điểm của mạng cảm biến không dây
2.4. Kiến trúc giao thức mạng
3 - Một số vấn đề về mạng cảm biến không dây
3.1. Định tuyến trong mạng cảm biến không dây
3.2. Tối ưu năng lượng trong mạng cảm biến không dây
3.3. Giao thức trong mạng cảm biến không dây
Chương 2: Chuẩn truyền thông Zigbee IEEE 802.15.4
1 - Tổng quan về chuẩn zigbee IEEE 802.15.4
1.1. Đặt vấn đề
1.2. Sự ra đời của chuẩn zigbee IEEE 802.15.4
1.3. Ưu điểm của chuẩn zigbee IEEE 802.15.4
1.4. Những phần tử cơ bản của hệ thống Zigbee
1.5. Những kiểu thiết bị của hệ thống Zigbee
1.6. Một số cấu hình mạng cơ bản của chuẩn Zigbee
2- Kiến trúc giao thức mạng của chuẩn Zigbee IEEE 802.15.4
2.1. Tầng vật lý
2.2. Vấn đề Layer MAC
2.3. Tầng mạng
2.4. Tầng ứng dụng của ZigBee/IEEE 802.15.4
3- Thuật toán định tuyến AODV
4- Một số sản phẩm ứng dụng của công nghệ Zigbee
Tài liệu tham khảo
Mỗi thiết bị chứa 3 biến số: NB, BW, BE. Trong đó NB là số lần mà thuật toán này bị yêu cầu rút lại trong khi đang cố gắng truyền. Giá trị ban đầu của nó là 0 trước khi truyền. Biến CW là độ dài cửa sổ tranh chấp, nó cho biết khoảng thời gian cần thiết để làm sạch kênh truyền trước khi phát, giá trị ban đầu của nó là 2 trước khi cố gắng phát và quay trở lại 2 khi kênh truy nhập bị bận. Biến số CW chỉ sử dụng cho thuật toán gán khe thời gian CSMA-CA. Biến số BE (backoff_exponent) cho biết một thiết bị phải chờ bao lâu để có thể truy nhập vào một kênh. Cho dù bộ thu của thiết bị làm việc trong suốt khoảng thời gian CAP của thuật tóan nhưng nó vẫn bỏ qua bất kỳ khung tin nào nhận đựơc trong khoảng thời gian này.
Trong thuật toán CSMA-CA gán khe thời gian, NB, CW, BE được thiết lập trước, biên của khoảng thời gian backoff kế tiếp cũng được xác định trước. Trong thuật toán CSMA-CA không gán khe thời gian thì NB và BE được thiết lập trước (bước 1). Tầng MAC sẽ trễ ngẫu nhiên trong phạm vi 0 đến 2*BE -1(bước2) sau đó yêu cầu tầng PHY thực hiện đánh giá truy kênh truy nhập xem là rỗi hay bận.(bứớc3). Nếu kênh truyền bận(bước4), tầng MAC sẽ tăng NB và BE lên 1, nhưng cũng luôn đảm bảo rằng giá trị này nhỏ hơn aMaxBE. Trong CSMA-CA gán khe thời gian thì việc truyền khung tin, Ack phải được thực hiện trước khi kết thúc phần CAP trong siêu khung, nếu không sẽ phải chờ đến CAP của siêu khung kế tiếp, trong thuật toán này thì CW có thể cũng reset lại thành giá trị 2. Nếu giá trị của NB nhỏ hơn hay bằng giá trị tham số macMaxCSMABackoffs, thì sẽ quay lại bứớc2 đồng thời thông báo lỗi truy nhập kênh.
Nếu kênh truyền là rỗi (bước5) , trong CSMA-CA gán khe thời gian, tầng MAC phải giảm CW đi 1. nếu CW ≠ 0 quay trở lại bước 3. Nếu CW=0 thì thôgn báo truy nhập kênh thành công. Còn trong CSMA-CA không gán khe thời gian thì tầng MAC bắt đầu phát ngay nếu kênh truyền rỗi.
* Trong mạng báo hiệu: Truy nhập kênh sử dụng cấu trúc superframe. Định dạng của superframe được định nghĩa bởi coordinator và được chia thành 16 khe thời gian bằng nhau. Khung báo hiệu được truyền trong khe thời gian đầu tiên của mỗi superframe. Nếu coordinator không muốn sử dụng cấu trúc superframe, nó chỉ việc tắt sự truyền nhận báo hiệu. Báo hiệu được sử dụng để đồng bộ những thiết bị gắn vào, để nhận ra PAN và mô tả cấu trúc của superframe. Bất kỳ thiết bị nào muốn truyền thông trong thời gian truy nhập tranh giành giữa hai báo hiệu sẽ tranh đua với các thiết bị khác sử dụng một khe cơ chế CSMA-CA. Tất cả các giao dịch sẽ được hoàn thành bởi thời gian báo hiệu mạng tiếp theo. Superframe có thể có một phần tích cực và một phần không tích cực.
Hình 1.6. Cấu trúc superframe
Đối với các ứng dụng yêu cầu băng thông dữ liệu, coordinator PAN có thể dành những phần của superframe tích cực cho ứng dụng đó. Những phần này gọi là những khe thời gian đảm bảo (GTS). GTS hình thành chu kỳ tự do tranh giành (CFP), nó luôn hiện ra ở phần cuối của superframe tích cực, bắt đầu ở một slot ranh giới ngay sau CAP. Coordinator PAN có thể cấp phát tới bẩy GTS này. Mỗi GTS có thể chiếm giữ nhiều hơn một khe thời gian. Tuy nhiên một phần của CAP sẽ để lại dành cho các thiết bị khác truy nhập mạng hay các thiết bị mới muốn tham gia vào mạng.
Khe thời gian đảm bảo GTS cho phép một thiết bị có thể hoạt động trong một kênh truyền bên trong một phần của siêu khung dành riêng cho thiết bị đó. Một thiết bị chỉ có thể chiếm và sử dụng một khe thời gian khi mà thiết bị đó liên quan đến thông tin báo hiệu beacon hiện thời lúc đó. Thiết bị điều phối mạng PAN có thể chiếm hữu khe thời gian GTS và sử dụng khe thời gian này để liên lạc với các thiết bị khác trong mạng. Một khe thời gian đơn có thể kéo dài hơn thời gian của siêu khung. Thiết bị điều phối mạng PAN có thể chiếm hữu tới bảy khe thời gian GTS cùng một lúc miễn là nó có đủ thẩm quyền trong siêu khung.
Một khe thời gian có thể được chiếm hữu trước khi sử dụng nếu có sự yêu cầu của thiết bị điều phối mạng PAN. Tất cả các khe thời gian GTS đều được đặt liền nhau ở cuối của siêu khung sau phần CAP, và hoạt động theo cơ chế FCFS(first-come-first-serve) đến trước dùng trứơc. Mỗi khe thời gian GTS có thể đựợc giải phóng nếu không có yêu cầu nào, và một khe thời gian GTS có thể được giải phóng vào bất kỳ lúc nào khi thiết bị chiếm hữu nó không dùng nữa.
Chỉ duy nhất thiết bị điều phối PAN mới có quyền quản lý khe thời gian. Để quản l y mỗi khe thời gian đảm bảo, thiết bị điều phối có thể lưu trữ khe bắt đầu, độ dài, phương hướng (thu hay phát) và địa chỉ thiết bị kết nối. Mỗi thiết bị trong mạng có thể yêu cầu một khe thời gian phát hay một khe thời gian thu. Để chiếm hữu được một khe thời gian thì thiết bị đó phải lưu trữ thông tin khe bắt đầu, độ dài và phương hướng. Nếu một thiết bị đựơc cấp phát một khe thời gian GTS thu, nó sẽ có toàn quyền sử dụng trọn vẹn khe thời gian đó để nhận dữ liệu. Tương tự như vậy thiết bị điều phối mạng PAN cũng có thể có toàn quyền sử dụng trọn vẹn khe thời gian đó để nhận đữ liệu khi có một thiết bị khác chiếm khe thời gian phát.
Một thiết bị yêu cầu chiếm hữu khe thời gian mới thông qua lệnh yêu cầu GTS với các tính chất (độ dài, thu hay phát?,…) thiết lập theo yêu cầu ứng dụng. Để xác nhận lệnh này thì thiết bị điều phối sẽ gửi một khung tin Ack. Sau khi phát khung tin Ack thì thiết bị điều phối sẽ kiểm tra khả năng hiện thời của siêu khung dựa trên độ dài của phần CAP và độ dài khe thời gian GTS được yêu cầu. Siêu khung sẽ sẵn sàng nếu độ dài khe thời gian GTS không làm giảm độ dài của phần CAP đi quá độ dài nhỏ nhất của CAP được qui đinh trong tham số aMinCAPLength. Thiết bị điều phối mạng PAN thực hiện quyết định của nó bên trong siêu khung aGTSDescPersistenceTime. Trong khi xác nhận gói tin Ack từ thiết bị điều phối thì thiết bị này vẫn tiếp tục theo dõi thông tin báo hiệu và chờ siêu khung aGTSDescPersistenceTime. Khi thiết bị điều phối quyết định xem xem nó có sẵn sàng cho yêu cầu GTS không, nó sẽ phát đi mô tả về GTS với chi tiết yêu cầu và đoạn ngắn địa chỉ của thiết bị yêu cầu. Nó sẽ chỉ ra độ dài và khe GTS đầu tiên trong siêu khung rồi thông báo cho tầng trên về việc cấp phát khe GTS mới này. Nếu sau khi kiểm tra mà thấy khả năng của siêu khung là không đủ để cấp phát theo yêu cầu về GTS, thì khe đầu tiên sẽ được đánh số 0 tới độ dài khe GTS lớn nhất có thể cung cấp được hiện thời. Những mô tả về GTS sẽ đựơc giữ trong khung tin báo hiệu beacon cho aGTSPersistenceTime. Trong khi xác nhận khung tin báo hiệu beacon, thiết bị sẽ xử ly và thông báo lên tầng trên.
Tượng tự như khi yêu cầu cấp phát GTS, một thiết bị cho biết nó yêu cầu được giải phóng sự chiếm hữu GTS thông qua lệnh yêu cầu giải phóng với các thông số của GTS đang tồn tại. Sau đó thì khe thời gian này sẽ được tự do. Thiết bị điều phối PAN phải đảm bảo rằng không có khoảng trống náo xuất hiện trong CFP khi giải phóng khe thời gian GTS, độ dài m...
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Lời nói đầu
Mở đầu
Chương 1: Mạng cảm biến không dây (Wireless Sensor Networks)
1 - Đặt vấn đề
2- Tổng quan về mạng cảm biến không dây
2.1. Khái niệm
2.2. Cấu tạo của một nút cảm biến
2.3. Đặc điểm của mạng cảm biến không dây
2.4. Kiến trúc giao thức mạng
3 - Một số vấn đề về mạng cảm biến không dây
3.1. Định tuyến trong mạng cảm biến không dây
3.2. Tối ưu năng lượng trong mạng cảm biến không dây
3.3. Giao thức trong mạng cảm biến không dây
Chương 2: Chuẩn truyền thông Zigbee IEEE 802.15.4
1 - Tổng quan về chuẩn zigbee IEEE 802.15.4
1.1. Đặt vấn đề
1.2. Sự ra đời của chuẩn zigbee IEEE 802.15.4
1.3. Ưu điểm của chuẩn zigbee IEEE 802.15.4
1.4. Những phần tử cơ bản của hệ thống Zigbee
1.5. Những kiểu thiết bị của hệ thống Zigbee
1.6. Một số cấu hình mạng cơ bản của chuẩn Zigbee
2- Kiến trúc giao thức mạng của chuẩn Zigbee IEEE 802.15.4
2.1. Tầng vật lý
2.2. Vấn đề Layer MAC
2.3. Tầng mạng
2.4. Tầng ứng dụng của ZigBee/IEEE 802.15.4
3- Thuật toán định tuyến AODV
4- Một số sản phẩm ứng dụng của công nghệ Zigbee
Tài liệu tham khảo
Mỗi thiết bị chứa 3 biến số: NB, BW, BE. Trong đó NB là số lần mà thuật toán này bị yêu cầu rút lại trong khi đang cố gắng truyền. Giá trị ban đầu của nó là 0 trước khi truyền. Biến CW là độ dài cửa sổ tranh chấp, nó cho biết khoảng thời gian cần thiết để làm sạch kênh truyền trước khi phát, giá trị ban đầu của nó là 2 trước khi cố gắng phát và quay trở lại 2 khi kênh truy nhập bị bận. Biến số CW chỉ sử dụng cho thuật toán gán khe thời gian CSMA-CA. Biến số BE (backoff_exponent) cho biết một thiết bị phải chờ bao lâu để có thể truy nhập vào một kênh. Cho dù bộ thu của thiết bị làm việc trong suốt khoảng thời gian CAP của thuật tóan nhưng nó vẫn bỏ qua bất kỳ khung tin nào nhận đựơc trong khoảng thời gian này.
Trong thuật toán CSMA-CA gán khe thời gian, NB, CW, BE được thiết lập trước, biên của khoảng thời gian backoff kế tiếp cũng được xác định trước. Trong thuật toán CSMA-CA không gán khe thời gian thì NB và BE được thiết lập trước (bước 1). Tầng MAC sẽ trễ ngẫu nhiên trong phạm vi 0 đến 2*BE -1(bước2) sau đó yêu cầu tầng PHY thực hiện đánh giá truy kênh truy nhập xem là rỗi hay bận.(bứớc3). Nếu kênh truyền bận(bước4), tầng MAC sẽ tăng NB và BE lên 1, nhưng cũng luôn đảm bảo rằng giá trị này nhỏ hơn aMaxBE. Trong CSMA-CA gán khe thời gian thì việc truyền khung tin, Ack phải được thực hiện trước khi kết thúc phần CAP trong siêu khung, nếu không sẽ phải chờ đến CAP của siêu khung kế tiếp, trong thuật toán này thì CW có thể cũng reset lại thành giá trị 2. Nếu giá trị của NB nhỏ hơn hay bằng giá trị tham số macMaxCSMABackoffs, thì sẽ quay lại bứớc2 đồng thời thông báo lỗi truy nhập kênh.
Nếu kênh truyền là rỗi (bước5) , trong CSMA-CA gán khe thời gian, tầng MAC phải giảm CW đi 1. nếu CW ≠ 0 quay trở lại bước 3. Nếu CW=0 thì thôgn báo truy nhập kênh thành công. Còn trong CSMA-CA không gán khe thời gian thì tầng MAC bắt đầu phát ngay nếu kênh truyền rỗi.
* Trong mạng báo hiệu: Truy nhập kênh sử dụng cấu trúc superframe. Định dạng của superframe được định nghĩa bởi coordinator và được chia thành 16 khe thời gian bằng nhau. Khung báo hiệu được truyền trong khe thời gian đầu tiên của mỗi superframe. Nếu coordinator không muốn sử dụng cấu trúc superframe, nó chỉ việc tắt sự truyền nhận báo hiệu. Báo hiệu được sử dụng để đồng bộ những thiết bị gắn vào, để nhận ra PAN và mô tả cấu trúc của superframe. Bất kỳ thiết bị nào muốn truyền thông trong thời gian truy nhập tranh giành giữa hai báo hiệu sẽ tranh đua với các thiết bị khác sử dụng một khe cơ chế CSMA-CA. Tất cả các giao dịch sẽ được hoàn thành bởi thời gian báo hiệu mạng tiếp theo. Superframe có thể có một phần tích cực và một phần không tích cực.
Hình 1.6. Cấu trúc superframe
Đối với các ứng dụng yêu cầu băng thông dữ liệu, coordinator PAN có thể dành những phần của superframe tích cực cho ứng dụng đó. Những phần này gọi là những khe thời gian đảm bảo (GTS). GTS hình thành chu kỳ tự do tranh giành (CFP), nó luôn hiện ra ở phần cuối của superframe tích cực, bắt đầu ở một slot ranh giới ngay sau CAP. Coordinator PAN có thể cấp phát tới bẩy GTS này. Mỗi GTS có thể chiếm giữ nhiều hơn một khe thời gian. Tuy nhiên một phần của CAP sẽ để lại dành cho các thiết bị khác truy nhập mạng hay các thiết bị mới muốn tham gia vào mạng.
Khe thời gian đảm bảo GTS cho phép một thiết bị có thể hoạt động trong một kênh truyền bên trong một phần của siêu khung dành riêng cho thiết bị đó. Một thiết bị chỉ có thể chiếm và sử dụng một khe thời gian khi mà thiết bị đó liên quan đến thông tin báo hiệu beacon hiện thời lúc đó. Thiết bị điều phối mạng PAN có thể chiếm hữu khe thời gian GTS và sử dụng khe thời gian này để liên lạc với các thiết bị khác trong mạng. Một khe thời gian đơn có thể kéo dài hơn thời gian của siêu khung. Thiết bị điều phối mạng PAN có thể chiếm hữu tới bảy khe thời gian GTS cùng một lúc miễn là nó có đủ thẩm quyền trong siêu khung.
Một khe thời gian có thể được chiếm hữu trước khi sử dụng nếu có sự yêu cầu của thiết bị điều phối mạng PAN. Tất cả các khe thời gian GTS đều được đặt liền nhau ở cuối của siêu khung sau phần CAP, và hoạt động theo cơ chế FCFS(first-come-first-serve) đến trước dùng trứơc. Mỗi khe thời gian GTS có thể đựợc giải phóng nếu không có yêu cầu nào, và một khe thời gian GTS có thể được giải phóng vào bất kỳ lúc nào khi thiết bị chiếm hữu nó không dùng nữa.
Chỉ duy nhất thiết bị điều phối PAN mới có quyền quản lý khe thời gian. Để quản l y mỗi khe thời gian đảm bảo, thiết bị điều phối có thể lưu trữ khe bắt đầu, độ dài, phương hướng (thu hay phát) và địa chỉ thiết bị kết nối. Mỗi thiết bị trong mạng có thể yêu cầu một khe thời gian phát hay một khe thời gian thu. Để chiếm hữu được một khe thời gian thì thiết bị đó phải lưu trữ thông tin khe bắt đầu, độ dài và phương hướng. Nếu một thiết bị đựơc cấp phát một khe thời gian GTS thu, nó sẽ có toàn quyền sử dụng trọn vẹn khe thời gian đó để nhận dữ liệu. Tương tự như vậy thiết bị điều phối mạng PAN cũng có thể có toàn quyền sử dụng trọn vẹn khe thời gian đó để nhận đữ liệu khi có một thiết bị khác chiếm khe thời gian phát.
Một thiết bị yêu cầu chiếm hữu khe thời gian mới thông qua lệnh yêu cầu GTS với các tính chất (độ dài, thu hay phát?,…) thiết lập theo yêu cầu ứng dụng. Để xác nhận lệnh này thì thiết bị điều phối sẽ gửi một khung tin Ack. Sau khi phát khung tin Ack thì thiết bị điều phối sẽ kiểm tra khả năng hiện thời của siêu khung dựa trên độ dài của phần CAP và độ dài khe thời gian GTS được yêu cầu. Siêu khung sẽ sẵn sàng nếu độ dài khe thời gian GTS không làm giảm độ dài của phần CAP đi quá độ dài nhỏ nhất của CAP được qui đinh trong tham số aMinCAPLength. Thiết bị điều phối mạng PAN thực hiện quyết định của nó bên trong siêu khung aGTSDescPersistenceTime. Trong khi xác nhận gói tin Ack từ thiết bị điều phối thì thiết bị này vẫn tiếp tục theo dõi thông tin báo hiệu và chờ siêu khung aGTSDescPersistenceTime. Khi thiết bị điều phối quyết định xem xem nó có sẵn sàng cho yêu cầu GTS không, nó sẽ phát đi mô tả về GTS với chi tiết yêu cầu và đoạn ngắn địa chỉ của thiết bị yêu cầu. Nó sẽ chỉ ra độ dài và khe GTS đầu tiên trong siêu khung rồi thông báo cho tầng trên về việc cấp phát khe GTS mới này. Nếu sau khi kiểm tra mà thấy khả năng của siêu khung là không đủ để cấp phát theo yêu cầu về GTS, thì khe đầu tiên sẽ được đánh số 0 tới độ dài khe GTS lớn nhất có thể cung cấp được hiện thời. Những mô tả về GTS sẽ đựơc giữ trong khung tin báo hiệu beacon cho aGTSPersistenceTime. Trong khi xác nhận khung tin báo hiệu beacon, thiết bị sẽ xử ly và thông báo lên tầng trên.
Tượng tự như khi yêu cầu cấp phát GTS, một thiết bị cho biết nó yêu cầu được giải phóng sự chiếm hữu GTS thông qua lệnh yêu cầu giải phóng với các thông số của GTS đang tồn tại. Sau đó thì khe thời gian này sẽ được tự do. Thiết bị điều phối PAN phải đảm bảo rằng không có khoảng trống náo xuất hiện trong CFP khi giải phóng khe thời gian GTS, độ dài m...
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links